JP5178250B2 - 像ブレ補正装置およびそれを備える光学機器、撮像装置、像ブレ補正装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、像振れ補正機能を有する像ブレ補正装置およびそれを備える光学機器、撮像装置、像ブレ補正装置の制御方法に関するものである。

スチルカメラ、ビデオカメラに代表される撮像装置において、その装置に外部から与えられた手振れ等の振れを補正する方式として、光学式像振れ補正方式と撮像素子式像振れ補正方式等がある。

これらの方式は、振れの度合いを検出する振れ検出センサからの信号に対して、Ａ／Ｄ変換部を通してデジタル信号処理を行い、振れ補正量を算出してＤ／Ａ変換した後、像振れ補正用の補正手段、詳しくはシフトレンズもしくは撮像素子を駆動している。

ここで、振れの度合いの検出には角速度センサがよく使用されており、この角速度センサは圧電素子等の振動材を一定周波数で振動させ、回転運動成分により発生するコリオリ力による力を電圧に変換して角速度信号を得ている。

また、Ａ／Ｄ変換、デジタル信号処理、およびＤ／Ａ変換を行う装置としては、マイクロコンピュータが使用されており、複数の所定周波数を遮断するフィルタと積分フィルタで構成されている。これらフィルタとしては再帰型デジタルフィルタがあり、再帰型フィルタはフィードフォワード部とフィードバック部から構成さている。

図９（ａ）は、再帰型１次デジタルフィルタの全体ブロック図である。再帰型デジタルフィルタはフィードフォワード部とフィードバック部から構成されている。再帰型デジタルフィルタにおいて中間値とはフィードバック部の算出結果であり、ここでは図に示すＺ［ｎ］が今回サンプリングにおける中間値である。ここで、Ｚ^−１は遅延素子であり、遅延素子通過後の値は前回サンプリングを表す。デジタルフィルタの次数は、この遅延素子によって定まる。

図９（ｂ）は、再帰型デジタルフィルタのフィードバック部を抽出した図である。サンプリング回数をｎで表したとき、今回サンプリングにおける入力値Ｘ［ｎ］と前回サンプリングにおける中間値Ｚ［ｎ−１］から今回サンプリングにおける中間値Ｚ［ｎ］を算出する。図９（ｃ）は、再帰型デジタルフィルタのフィードフォワード部を抽出した図であり、今回サンプリングにおける中間値Ｚ［ｎ］と前回サンプリングにおける中間値Ｚ［ｎ−１］から今回サンプリングにおける出力値Ｙ［ｎ］を算出する。また、図９（ｄ）は、フィードフォワード部、フィードバック部それぞれのゲイン部を定数ａ，ｂ，ｃと設定したときの演算式を表している。

図９（ｅ）は非再帰型１次デジタルフィルタの全体ブロック図である。非再帰型デジタルフィルタは、再帰型デジタルフィルタに比べると、フィードフォワード部のみから構成されていると言える。今回サンプリングにおける入力値をＸ［ｎ］としたとき、前回サンプリングにおける入力値はＸ［ｎ−１］となり、この値が非再帰型デジタルフィルタにおける中間値である。つまり、非再帰型デジタルフィルタにおいては遅延素子Ｚ^−１通過後の値が中間値に相当する。図９（ｆ）はフィードフォワード部のゲイン部を定数ａ，ｂと設定したときの演算式を表している。

所望の特性を持つフィルタとして構成するためには、上記定数ａ，ｂ，ｃの値および符号を適切に設定する。この定数の設定により、デジタルハイパスフィルタやデジタルローパスフィルタとすることができる。

また、２次以降の高次デジタルフィルタは、遅延素子Ｚ^−１を増やすことにより実現されるが、次数に応じて中間値の数は増えることになる。

光学式像振れ補正方式は、像振れ補正用の補正手段であるシフトレンズを振れ補正量だけ光軸に直交する平面内で移動させることにより、撮像素子上の像振れを補正する（撮像素子上に結像された画像から画像振れを取り除く）方式である。また、撮像素子式像振れ補正方式は、像振れ補正用の補正手段である撮像素子を振れ補正量だけ光軸に直交する平面内で移動させることにより、該撮像素子上の像振れを補正する方式である。何れの方式であっても後述の本発明を適用できるため、以下、光学式像振れ補正方式の構成を例として説明を行う。

上記方式の像振れ補正機能を有する撮像装置では、振れ補正量分の移動をシフトレンズ駆動部へ指令して、制御対象であるシフトレンズが駆動目標位置に達したとき、該シフトレンズの実位置を取得する。そして、これら駆動目標位置と実位置の偏差を零（ゼロ）にするようなフィードバック制御を行っている。

光学式像振れ補正方式におけるシフトレンズの駆動範囲は、メカニカルな限界、および光学的性能による限界により定まる。像振れ補正機能が有効であるときは、手振れ以外のパンニング動作等による振れをも補正しようとする。そのため、シフトレンズが駆動限界付近にある場合は正しく像振れ補正を行うことが出来ない場合があることから、特許文献１では、シフトレンズの駆動量が大きい場合は、露光前に、駆動範囲内における所定の位置までシフトレンズを戻す技術が開示されている。
特開平７−１９９２６３号公報

上記特許文献１によると、像振れ補正用のシフトレンズの駆動量が大きい場合は、露光前に所定の位置までシフトレンズを戻すようにしているため、駆動限界付近にある場合であっても駆動範囲を確保することができる。

しかしながら、デジタルローパスフィルタを使用している場合、デジタルフィルタの出力である振れ補正量を所定量変化させても中間値が大きいときには、所定量変化直後に出力が大きくなってしまい、結果的に短時間でまた駆動量が大きくなってしまう。また、中間値が大きい場合は、デジタルローパスフィルタの中間値は最終的なデジタルフィルタの出力を小さくしようと作用するため、正しく像振れ補正ができない場合がある。

（発明の目的）
本発明の目的は、露光開始直前に遅延素子を有するデジタルフィルタ手段の遅延素子が保持する中間値を所定値に変更することにより、補正手段の駆動量が大きくなることを回避して（パンニング動作のような大きな振れの影響を排除して）、適正な像振れ補正を行うことのできる撮像装置を提供しようとするものである。

上記目的を達成するために、本発明は、振れを検出する振れ検出手段と、前記振れ検出手段からの振れ信号に対して所定周波数帯域を通過させる、遅延素子を有するデジタルフィルタと、前記デジタルフィルタからの出力に基づいて振れ補正量を算出する算出手段と、前記振れ補正量を用いて補正手段を駆動し、像振れを補正させる制御手段とを有する像ブレ補正装置において、露光直前に前記デジタルフィルタの前記遅延素子が保持する中間値を所定値に変更する中間値変更手段と、前記中間値を前記所定値に変更したタイミングにおいて、前記変更前のデジタルフィルタからの出力と前記変更後に生じた前記デジタルフィルタからの出力の差分を算出し、当該差分を前記変更後に生じた前記デジタルフィルタからの出力に加算する不連続点接続手段とを有することを特徴とする像ブレ補正装置とするものである。

本発明によれば、露光開始直前に遅延素子を有するデジタルフィルタ手段の遅延素子が保持する中間値を所定値に変更することにより、補正手段の駆動量が大きくなることを回避して、適正な像振れ補正を行うことができる撮像装置を提供できるものである。

本発明を実施するための最良の形態は、以下の実施例１および２に示す通りである。

（実施例１）
図１は本発明の実施例１に係る像振れ補正機能を有する撮像装置を示す構成図である。図１において、１０１はズームユニットであり、変倍を行うズームレンズを含む。１０２はズーム駆動制御部であり、ズームユニット１０１の駆動を制御する。１０３は光軸１００に対して直交する平面内での位置を変更することが可能な像振れ補正用の補正手段の一例であるシフトレンズである。１０４はシフトレンズ駆動制御部であり、シフトレンズ１０３の駆動を制御する。省電力時には、後述の制御部１１９によりシフトレンズ駆動制御部１０４への電源供給が停止される。

１０５は絞り・シャッタユニットである。１０６は絞り・シャッタ駆動制御部であり、絞り・シャッタユニット１０５の駆動を制御する。１０７はフォーカスユニットであり、ピント調節を行うレンズを含む。１０８はフォーカス駆動制御部であり、フォーカスユニット１０７の駆動を制御する。１０９はＣＣＤ等の撮像素子が用いられる撮像部であり、各レンズ群を通ってきた光像を電気信号に変換する。１１０は撮像信号処理部であり、撮像部１０９から出力された電気信号を映像信号に変換処理する。１１１は映像信号処理部であり、撮像信号処理部１１０から出力された映像信号を用途に応じて加工する。１１２は表示部であり、映像信号処理部１１１から出力された映像信号に基づいて、必要に応じて画像表示を行う。１１３は表示制御部であり、撮像部１０９および表示部１１２の動作や表示を制御する。

１１４は角速度センサ等の振れ検出部であり、撮影装置に与えられた振れの度合いを検出する。１１５は電源部であり、システム全体に用途に応じて電源を供給する。１１６は外部入出力端子部であり、外部との間で通信信号及び映像信号を入出力する。１１７はシステムを操作するための操作部である。１１８は記憶部であり、映像情報など様々なデータを記憶する。１１９はシステム全体を制御する制御部である。

次に、上記の構成を持つ撮像装置の動作について説明する。

操作部１１７は、押し込み量に応じて第１スイッチ（ＳＷ１）および第２スイッチ（ＳＷ２）が順にオンするように構成されたシャッタレリーズボタンを有している。シャッタレリーズボタンが約半分押し込まれたときに第１スイッチがオンし、シャッタレリーズボタンが最後まで押し込まれたときに第２スイッチがオンする構造となっている。そして、第１スイッチがオンされると、制御部１１９は、フォーカス駆動制御部１０８を介してフォーカスユニット１０７を駆動してピント調節を行わせる。また、同時に絞り・シャッタ駆動制御部１０６を介して絞り・シャッタユニット１０５を駆動して適正な露光量に設定させる。さらに第２スイッチがオンされると、制御部１１９は、撮像部１０９に露光された光像から得られた画像データを記憶部１１８に記憶させる。

このとき、操作部１１７より像振れ補正機能を有効にする指示があれば、制御部１１９は、シフトレンズ駆動制御部１０４に像振れ補正動作を指示する。すると、指示を受けたシフトレンズ駆動制御部１０４が、像振れ補正機能無効の指示がなされるまでシフトレンズ１０３を駆動、つまり光軸１００と直交する平面内で振れをキャンセルする方向にシフトレンズ１０３を移動させ、像振れ補正の動作を行う。

上記操作部１１７が一定時間操作されなかった場合、制御部１１９は、省電力のために表示部１１２やシフトレンズ駆動制御部１０４への電源を遮断する。

また、この撮像装置では、静止画撮影モードと動画撮影モードとのうちの一方を操作部１１７より選択可能であり、それぞれのモードにおいて各駆動制御部の動作条件を変更することができる。

また、操作部１１７により変倍の指示があると、制御部１１９は、ズーム駆動制御部１０２を介してズームユニット１０１を駆動して、指示されたズーム位置にズームユニット１０１を移動させる。それとともに、撮像部１０９から送られた各信号処理部１１０，１１１にて処理された画像情報に基づいて、フォーカス駆動制御部１０８を介してフォーカスユニット１０７を駆動してピント調節を行わせる。

図２は、シフトレンズ駆動制御部１０４の内部構成およびその前段の回路構成を示すブロック図である。

まず、シフトレンズ駆動制御部１０４の前段側の構成について説明する。１１４ａは通常姿勢の撮像装置の垂直方向（ピッチ方向）の振れを検出する縦方向振れ検出部、１１４ｂは通常姿勢の撮像装置の水平方向（ヨー方向）の振れを検出する横方向振れ検出部である。２０９ａ，２０９ｂはそれぞれ制御部１１９に含まれる防振制御部であり、ピッチ方向およびヨー方向の振れ補正量を算出してシフトレンズ１０３の駆動目標位置を決定し、シフトレンズ駆動制御部１０４に出力する。

次に、シフトレンズ駆動制御部１０４内の構成について説明する。３０１ａ，３０１ｂはピッチ方向およびヨー方向のフィードバック制御部としてのＰＩＤ部であり、上記の駆動目標位置とシフトレンズ１０３の現在の位置を示す後述の実位置信号との偏差から制御量を求め、位置指令信号を出力する。３０２ａ，３０２ｂはピッチ方向およびヨー方向のドライブ部であり、ＰＩＤ部３０１ａ，３０１ｂから送られて来た位置指令信号に基づき、シフトレンズ１０３を駆動する。３０３ａ、３０３ｂはピッチ方向およびヨー方向の位置検出部であり、シフトレンズ１０３のそれぞれの方向の現在の位置を検出して実位置信号をＰＩＤ部３０１ａ，３０１ｂに出力する。

次に、シフトレンズ駆動制御部１０４によるシフトレンズ１０３の位置制御について説明する。

シフトレンズ１０３の位置制御では、振れ検出部１１４ａ，振れ検出部１１４ｂからの撮像装置の振れを示す信号に基づいて、ピッチ方向およびヨー方向にシフトレンズ１０３を駆動する。シフトレンズ１０３には磁石が付けられており、この磁石の磁場を位置検出部３０３ａ，３０３ｂが検出し、該シフトレンズ１０３の実位置信号をＰＩＤ部３０１ａ，３０１ｂに出力する。ＰＩＤ部３０１ａ，３０１ｂは、入力される実位置信号が、防振制御部２０９，２０９ｂから送られて来る駆動目標位置にそれぞれ収束するようなフィードバック制御を行う。このとき、ＰＩＤ部３０１ａ，３０１ｂでは、比例（Ｐ）制御、積分（Ｉ）制御、及び微分（Ｄ）制御を選択的に組み合わせたＰＩＤ制御が行われる。

以上により、撮像装置に手振れなどの振れが発生しても、像振れを適正に補正することができる。

図３は、図２に示す防振制御部２０９（２０９ａ，２０９ｂ）の詳細を示すブロック図である。

図３において、２０１はＡ／Ｄ変換部であり、振れ検出部１１４（１１４ａ，１１４ｂ）にて検出された振れ信号であるアナログデータをデジタルデータに変換する。２０２はデジタルハイパスフィルタ（デジタルＨＰＦ）であり、所定の高周波数帯域を通過させるフィルタである。例として，図９に示した１次フィルタの構成における定数ａと定数ｂは正符号であり、定数ｃが負符号のフィルタである。２０３はデジタローパスフィルタ（デジタルＬＰＦ）であり、所定の低周波帯域を通過させるフィルタである。例として，図９に示した１次フィルタの構成における定数ａと定数ｂは正符号であり、定数ｃが正符号のフィルタである。振れ検出部１１４にて検出されたデータは角速度であり、シフトレンズ駆動制御部１０４において角度としてシフトレンズ１０３を駆動制御する場合は、デジタルローパスフィルタ２０３は積分器として作用する。

２０４は振れ補正量算出部であり、デジタルローパスフィルタ２０３の出力結果である振れ量に対して、符号反転を行い、図１のズーム駆動制御部１０２からのズーム位置情報とフォーカス駆動制御部１０８からのフォーカス情報を反映した振れ補正量を算出する。２０５はデジタルフィルタ中間値変更部であり、操作部１１７から入力された露光開始信号（第２スイッチのオン信号）に合わせてデジタルローパスフィルタ２０３の保持されていた中間値を予め設定しておいた所定値に変更する。２０６は不連続点接続部であり、デジタルフィルタ中間値変更部２０５により生じたデジタルローパスフィルタ２０３の出力結果の不連続点を連続的に接続する。

振れ補正量算出部２０４の算出結果（駆動目標位置）がシフトレンズ駆動制御部１０４へ出力され、シフトレンズ１０３の駆動が開始される。

図４（ａ），（ｂ）は、デジタルフィルタ中間値を変更する際の、Ｘ軸を時間軸、Ｙ軸をシフトレンズ１０３の目標値、Ｘ軸とＹ軸の交点を時間ゼロおよびシフトレンズ１０３の駆動範囲の中心点（駆動中心）とした波形図である。駆動範囲の中心点は通常は光軸１００である。

シフトレンズ目標値は、デジタルローパスフィルタ２０３の出力に対して符号反転を行い、ズーム、フォーカス情報を定倍した値である。

図４（ａ）の点線の波形は、露光開始後もデジタルローパスフィルタ２０３の中間値を変更しない場合において算出される目標値を表す。このときは、前回サンプリングの中間値が今回サンプリングの出力値へ与える影響が累積されていくため、右肩上がりの波形となる。その結果シフトレンズ１０３の駆動限界に近づく（駆動範囲の中心点から遠ざかる）ことになる。

一方、図４（ａ）の露光開始後の実線の波形は、露光開始時にデジタルローパスフィルタ２０３の中間値を変更した場合である。このときは前回サンプリングの中間値が今回サンプリングの出力値へ与える影響が一旦クリアされるため、累積の影響も解消され、右肩上がりの波形とはならず平坦な波形を示す。このように、中間値を所定値に変更する場合は、デジタルローパスフィルタ２０３の出力段階で露光開始時のオフセット分を定数として差し引く場合と異なり、それまでの累積の影響を排除することが可能である。

図４（ａ）のように制御する場合には、露光開始時にデジタルローパスフィルタ２０３の中間値を所定値に変更してその出力値をそのままシフトレンズ目標値としている。そのため、シフトレンズ１０３をより中心点付近で駆動させる点においては好都合であるが、変更時において波形に不連続点が生じる。ここで、不連続点とは、直前のシフトレンズ目標値と、中間値を変更した直後のシフトレンズ目標値との差分、即ちオフセットによって生じる点である。

図４（ｂ）の制御では、図４（ａ）で発生した不連続点を連続的に接続するため、オフセット分だけ引き上げることを行っている。具体的には、中間値を所定値に変更する際のオフセットを一旦算出して記憶し、このオフセット分をデジタルローパスフィルタ２０３の出力に加算することによって実現する。このオフセットを引き上げる作業は、露光中に継続して行われる。その後、露光終了のタイミングでオフセットの加算を終了する。このように制御すると、不連続点が生じることを防げるので、露光開始の前後で撮影画角が変更されることを防ぐことができる。

ここで、デジタルローパスフィルタ２０３の定数ａ，ｂ，ｃとして具体的な数値の例としては、サンプリング周期を１０ＫＨｚとすると、カットオフ周波数０．０１Ｈｚの場合はａ＝０．９９９９９３，ｂ＝０．０００００３，ｃ＝０．０００００３が好適である。

次に、振れ検出部１１４からの振れ信号に基づいて振れ補正量を算出する際に、操作部１１７からの露光開始信号に合わせてデジタルフィルタ中間値変更部２０５と不連続点接続部２０６が作用するときの動作を、図５のフローチャートを用いて説明する。

ステップＳ７０１より、振れ補正量算出のためのサンプリングを開始し、まずステップＳ７０２にて、Ａ／Ｄ変換部２０１により、振れ検出部１１４にて検出された振れ信号であるアナログデータからデジタルデータに変換された値を取得する。そして、次のステップＳ７０３にて、デジタルハイパスフィルタ演算を行う。この演算は、デジタルハイパスフィルタ２０２で行われており、図９に示した１次フィルタの構成における定数ｃが負符号のフィルタである。デジタルハイパスフィルタ２０２は所定の高周波数帯域を通過させるフィルタであり、例として、振れ検出部１１４の温度ドリフト成分としての低周波帯域を遮断する役目がある。

次のステップＳ７０４では、露光中であるか否かの判定を行う。操作部１１７に配置されているシャッタレリーズボタンの操作により第２スイッチがオンされた瞬間が露光開始であり、以後第２スイッチがオンされている間が露光中である。この判定の結果、現在露光中でない場合はステップＳ７０４からステップＳ７１３へ進み、デジタルローパスフィルタ演算を行う。この演算はデジタルローパスフィルタ２０３で行われており、図９に示した１次フィルタの構成における定数ｃが正符号のフィルタである。デジタルローパスフィルタ２０３は所定の低周波数帯域を通過させるフィルタであり、例として積分器として作用する役目がある。

一方、上記ステップＳ７０４にて現在露光中であると判定した場合はステップＳ７０５へ進み、露光開始後の最初のサンプリングであるか否かの判定を行う。ここで、最初のサンプリングである場合はステップＳ７０４からステップＳ７０６へ進み、前回サンプリンにおけるデジタルローパスフィルタ出力の保持を行う。この出力をＬＰＦＯｕｔ（ｎ−１）とする。そして、次のステップＳ７０７にて、デジタルローパスフィルタ演算の中間値を所定値に変更する。中間値とは、図９（ｂ）のフィードバック部において生成される変数であり、図９（ｄ）のフィードバック部とフィードフォワード部の連立方程式中に共通に現れる。この実施例１では、中間値を所定値に変更するとは、中間値を零（ゼロ）にすることである。なお、零以外の所定値としては、現在の値から予め定められたオフセット量相当分の値を減算した値が考えられる。図４に示したように、オフセット量は、露光開始時において、時々刻々と変化するものであるが、少なくともメカニカルな駆動端に衝突することを防ぐことが期待できる余裕分（定数）を中間値から減算しておくことで、類似の効果が得られる。

次のステップＳ７０８では、中間値を所定値に変更したことを反映してデジタルローパスフィルタ演算を行う。この出力をＬＰＦＯｕｔ（ｎ）とする。ここで、ステップＳ７０７の前の段階で中間値が所定値より大きかった場合には、振れ補正量も大きくなり、その結果、シフトレンズ１０３の駆動量も大きくなる。また、中間値が大きい場合は、デジタルローパスフィルタのフィードフォワード部は出力を小さくしようと作用するため、正しい像振れ補正ができていないことがあった。しかし、本実施例１では、上記のように中間値を所定値（零）に変更するようにしているので、上記の問題点が改善される。

次のステップＳ７０９では、不連続点となるＬＰＦＯｕｔ（ｎ）とＬＰＦＯｕｔ（ｎ−１）の差分を算出する。ここではこの差分のことをオフセットと呼ぶ（図４（ａ）参照）。次のステップＳ７１０では、デジタルローパスフィルタ出力からオフセットを減算する。これにより、図４（ｂ）に示すように、中間値変更後に生じた不連続点を連続的に接続することができる。

また、上記ステップＳ７０５にて最初のサンプリングでないと判定した場合はステップＳ７１２へ進み、デジタルローパスフィルタ演算を行う。その後、予め算出されているオフセットを用いて、次のステップＳ７１０にて、上記と同様にデジタルローパスフィルタ出力からオフセットを減算する。

以上のように、露光中のデジタルローパスフィルタ演算が行われる。

露光が終了すると、上記したようにステップＳ７１３へ進み、デジタルローパスフィルタ演算を行い、オフセットを減算することはない。

次のステップＳ７１１では、算出されたデジタルローパスフィルタの出力を用いて、振れ補正量の算出を行う。そして、ステップＳ７１４にて、振れ補正量算出のためのサンプリングを終了する。

上記実施例１によれば、露光開始直前にデジタルローパスフィルタ手段であるデジタルローパスフィルタ２０３の中間値を所定値に変更するようにしている。よって、補正手段の駆動量が大きくなることを回避でき、別言すればパンニング動作のような大きな振れの影響を排除でき、適正な像振れ補正を行うことができる。

また、中間値を所定値（零）に変更したタイミングにおいて、変更後に生じたデジタルローパスフィルタ２０３の出力の不連続点を連続的に再接続するようにしている。よって、中間値変更後に生じた不連続点を連続的に接続することができる。

（実施例２）
次に、本発明の実施例２に係わる撮像装置について説明する。なお、撮像装置の構成は図１および図２に示した構成と同じであり、その説明は省略する。

図６は、本発明の実施例２に係わる防振制御部２０９（２０９ａ，２０９ｂ）の詳細を示すブロック図である。図３との違いは、デジタルハイパスフィルタとデジタルローパスフィルタを一つの系列とした場合、本発明の実施例２では２系列存在する点である。なお、図３と同じ部分は同一符号を付し、その説明は省略する。

図６において、２０２が１系列目のデジタルハイパスフィルタ（デジタルＨＰＦ）であり、２０７が２系列目のデジタルハイパスフィルタ（デジタルＨＰＦ）である。また、２０３が１系列目のデジタルローパスフィルタ（デジタルＬＰＦ）であり、２０８が２系列目のデジタルローパスフィルタ（デジタルＬＰＦ）である。それぞれの系列は、各フィルタのカットオフ周波数を変更することにより、どの周波数帯域をターゲットとした特性であるかを特徴付けることができる。

ここでは操作部１１７から入力された露光開始信号に合わせて、高周波数帯域をターゲットとした系列２（２系列目）から、低周波数帯域をターゲットとした系列１（１系列目）への切り換えを行った場合について説明する。なお、系列１は、体振れ＋手振れの全域（例えば１〜１５Ｈｚ）で抑振率が高い“性能重視”のフィルタ処理を行うもので、体振れ等の低域側にも高い抑振効果があり、露光中に利用される。この系列１の問題点は、シフトレンズ１０３がメカニカルな駆動端へ行きやすことである。一方、系列２は、ある特定周波数付近（例えば５Ｈｚ）で最も抑振率が高い“見え方重視”のフィルタ処理を行うものであり、露光中以外に利用される。

デジタルフィルタ中間値変更部２０５において、操作部１１７から入力された露光開始信号に合わせて、１系列目のデジタローパスルフィルタ２０３の中間値を予め設定しておいた所定値に変更する。不連続点接続部２０６は、切り換え前の系列２と、中間値を変更した後の系列１との不連続点を連続的に接続するものである。系列は２つである必要はなく、３つ以上の複数系列に対しても同様の内容が適用できる。なお、上述の系列の切り換えは、不連続点接続部２０６が振れ補正量算出部２０４に対して行う。具体的には、振れ補正量算出部２０４において振れ補正量を算出する入力を系列１とするか系列２とするかを、不連続点接続部２０６からの指示により切り換える。なお、図７（ａ）（ｂ）を用いて後述するように、不連続点を接続する場合と接続しない場合には、それぞれ利害得失があるが、不連続点接続部２０６は不連続点を接続しない場合でも、系列の切り換え部として作用する。

図７（ａ），（ｂ）は、本発明の実施例２に係わる、図４（ａ），（ｂ）と同様の波形図である。つまり、デジタルローパスフィルタ中間値を変更する際の、Ｘ軸を時間軸、Ｙ軸をシフトレンズ目標値、Ｘ軸とＹ軸の交点を時間ゼロおよびシフトレンズ目標値を駆動範囲の中心点とした波形図である。

図７（ａ）の実線で表される系列１および系列２の波形は、それぞれ上述のデジタルローパスフィルタ２０８および２０３の出力波形を表している。そして、図７（ａ）で表す制御においては露光開始時において、系列２から系列１へ振れ補正量を算出するための入力を切り換えると同時に、系列１の中間値を零にする。また、露光終了時に再び系列２へ切り換える（戻す）。従って、この間のシフトレンズ目標値としては、破線で表される波形となる。

系列１および系列２の実線の波形においては、前回サンプリングの中間値が今回サンプリングの出力値へ与える影響が累積されていくため、右肩上がりの波形となる。その結果シフトレンズ１０３の駆動限界に近づく（駆動範囲の中心点から遠ざかる）ことになる。

破線の波形は、前回サンプリングの中間値が今回サンプリングの出力値へ与える影響が一旦クリアされるため、累積の影響も解消され、右肩上がりの波形とはならず平坦な波形を示す。このように、中間値を所定値に変更する場合は、デジタルローパスフィルタ２０３の出力段階で露光開始時のオフセット分を定数として差し引く場合と異なり、それまでの累積の影響を排除することが可能である。

図７（ａ）のように制御する場合には、露光開始時に系列２から系列１へ切り換え、系列１のデジタルローパスフィルタ２０３の中間値を所定値に変更してその出力値をそのままシフトレンズ目標値としている。そのため、シフトレンズ１０３をより中心点付近で駆動させる点においては好都合であるが、変更時において波形に不連続点が生じる。ここで、不連続点とは、系列２から系列１へ切り換える際にシフトレンズ目標値がそれぞれ異なることによって生じる点である。

図７（ｂ）の制御では、図７（ａ）で発生した不連続点を連続的に接続するため、不連続点で生じるオフセット分だけ引き上げることを行っている。具体的には、系列２から系列１へ切り換える際に、系列１のデジタルローパスフィルタ２０３の中間値を所定値に変更したその出力値と切り換え時の系列２の出力値によって生じるオフセット（図７（ａ）のオフセット）を一旦算出して記憶する。そして、このオフセット分をデジタルローパスフィルタ２０３の出力に加算することによって実現する。このオフセットを引き上げる作業は、露光中に継続して行われる。その後、露光終了のタイミングでオフセットの加算を終了し、再び系列２へ切り換える（戻す）。

なお、図７（ｂ）においては、破線の波形は図７（ａ）の破線と同じく、系列１において中間値を零にした場合の出力波形を表す。また実線の波形は、露光期間においてこの波形をオフセット分引き上げて系列２に接続した様子を表す。従って、露光期間終了後は、系列２へ切り換えているため、ここで不連続点を生じている。

図７（ｂ）のように制御すると、露光開始時に不連続点が生じることを防げるので、露光開始の前後で撮影画角が変更されることを防ぐことができる。

ここで１次再帰型デジタルローパスフィルタの定数ａ，ｂ，ｃとして好適な数値を例としてあげる。デジタルローパスフィルタ２０３のサンプリング周期を１０ＫＨｚとすると、カットオフ周波数０．１Ｈｚの場合はａ＝０．９９９９９３，ｂ＝０．０００００３，ｃ＝０．０００００３となる。また、デジタルローパスフィルタ２０８のサンプリング周期を１０ＫＨｚとすると、カットオフ周波数０．１Ｈｚの場合はａ＝０．９９９９３７，ｂ＝０．００００３１，ｃ＝０．００００３１となる。

次に、振れ検出部１１４からの振れ信号に基づいて振れ補正量を算出する際に、操作部１１７からの露光開始信号に合わせて、デジタルフィルタ中間値変更部２０５と不連続点接続部２０６が作用するときの動作を、図８のフローチャートを用いて説明する。なお、図５のフローチャートは１系列フィルタに対するものであったが、本実施例２に係わる図８のフローチャートは、図６に示した２系列フィルタに対する動作を示すものである。

ステップＳ８０１より振れ補正量算出のためのサンプリング開始し、まずステップＳ８０２にて、Ａ／Ｄ変換部２０１により、振れ検出部１１４にて検出された振れ信号であるアナログデータからデジタルデータに変換された値を取得する。そして、次のステップＳ８０３にて、露光中であるか否かの判定を行う。この結果、現在露光中でないと判定した場合はステップＳ８１３へ進み、デジタルハイパスフィルタ２演算を行い、続くステップＳ８１４にて、デジタルローパスフィルタ２演算、つまりそれぞれ２系列目の演算を行う。

また、上記ステップＳ８０３にて現在露光中であると判定した場合はステップＳ８０４へ進み、デジタルハイパスフィルタ１演算を行う。ここから先は１系列目の演算を行う。次のステップＳ８０５では、露光開始後の最初のサンプリングであるか否かの判定を行う。ここで、最初のサンプリングであると判定した場合はステップＳ８０６へ進み、前回サンプリンにおけるデジタルローパスフィルタ２出力の保持を行う。この出力をＬＰＦＯｕｔ２（ｎ−１）とする。続くステップＳ８０７では、デジタルローパスフィルタ１演算の中間値を所定値に変更する（図７参照）。ここで、中間値を所定値に変更するとは、所定値を零（ゼロ）に変更することである。

次のステップＳ８０８では、中間値を所定値に変更したことを反映してデジタルローパスフィルタ１演算を行う。この出力をＬＰＦＯｕｔ１（ｎ）とする。そして、次のステップＳ８０９にて、不連続点となるＬＰＦＯｕｔ１（ｎ）とＬＰＦＯｕｔ２（ｎ−１）の差分を算出する。ここではこの差分のことをオフセットと呼ぶ（図７参照）。続くステップＳ８１０では、デジタルローパスフィルタ１出力からオフセットを減算する。これにより、図７に示すように、中間値変更後に生じた不連続点を連続的に接続することができる。

また、上記ステップＳ８０５にて最初のサンプリングでないと判定した場合はステップＳ８１２へ進み、デジタルローパスフィルタ１演算を行う。その後、予め算出されているオフセットを用いて、次のステップＳ８１０にて、デジタルローパスフィルタ出力からオフセットを減算する。

以上のように露光中のデジタルローパスフィルタ演算が行われる。

また、露光が終了すると上記したようにステップＳ８１３へ進み、デジタルハイパスフィルタ２演算を行い、次のステップ８１４にて、デジタルローパスフィルタ２演算を行い、オフセットを減算することはない。

次のステップＳ８１１では、算出されたデジタルローパスフィルタの出力を用いて、振れ補正量の算出を行う。そして、ステップＳ８１５にて、振れ補正量算出のためのサンプリングを終了する。

上記実施例２によれば、振れ検出部１１４からデジタルローパスフィルタ手段を経て振れ補正量を算出するまでの系列を複数（系列１、系列２）備えている。そして、撮像部（撮像素子）１１９での露光直前に、振れ補正量を算出する系列を、系列２から系列１に切り換えるようにしている。そして、この切り換えタイミングにおいて、切り換え先系列（系列１）の、フィードバック部の算出結果として保持されているデジタルローパスフィルタ手段の中間値を所定値に変更するようにしている。よって、補正手段の駆動量が大きくなることを回避でき、別言すればパンニング動作のような大きな振れの影響を排除でき、適正な像振れ補正を行うことができる。

また、中間値を所定値（零）に変更したタイミングにおいて、変更後に生じたデジタルローパスフィルタ２０３の出力の不連続点を連続的に再接続するようにしている。よって、中間値変更後に生じた不連続点を連続的に接続することができる。

上記実施例１および実施例２では、１次再帰型デジタルローパスフィルタを用いて本発明を説明した。しかし、本発明は１次再帰型デジタルローパスフィルタに限られるものではなく、非再帰型デジタルローパスフィルタに適用することも可能である。図９を用いて説明したように、非再帰型デジタルローパスフィルタにおいては、遅延素子Ｚ^−１の出力が中間値となるため、この値を露光開始時に零などの所定値にすることで同様の効果が得られる。

また、デジタルローパスフィルタの次数は１次に限られるものではない。遅延素子Ｚ^−１が増えるに従って次数は増え、中間値も増えるが、露光開始時に一律にそれら複数の中間値を所定値に変更すれば、上記実施例と同様の効果を得ることができる。

（本発明と実施例の対応）
振れ検出部１１４が、本発明の、振れを検出する振れ検出手段に相当する。また、デジタルローパスフィルタ２０３が、本発明の、振れ検出手段からの振れ信号に対して所定周波数を通過させる、遅延素子を有するデジタルローパスフィルタ手段に相当する。また、振れ補正量算出部２０４が、本発明の、デジタルローパスフィルタ手段からの出力に基づいて振れ補正量を算出する算出手段に相当する。また、シフトレンズ１０３が本発明の補正手段に相当する。また、シフトレンズ駆動制御部１０４が、本発明の、振れ補正量を用いて補正手段を駆動し、像振れを補正させる制御手段に相当する。また、デジタルフィルタ中間値変更部２０５が、本発明の、露光直前にデジタルローパスフィルタ手段の中間値を所定値に変更する中間値変更手段に相当する。

また、デジタルローパスフィルタ２０３が、本発明の、振れ検出手段からの振れ信号に対して所定周波数を通過させる、遅延素子を有する第１のデジタルローパスフィルタ手段に相当する。また、デジタルローパスフィルタ２０８が、本発明の、振れ検出手段からの振れ信号に対して、第１のデジタルローパスフィルタの通過帯域とは異なる所定周波数を通過させる、遅延素子を有する第２のデジタルローパスフィルタ手段に相当する。

本発明の各実施例に係る撮像装置を示す構成図である。 本発明の各実施例に係るシフトレンズ駆動制御部等の回路構成を示すブロック図である。 本発明の実施例１に係る防振制御部内の構成を示すブロック図である。 本発明の実施例１に係るシフトレンズ目標値を示す波形図である。 本発明の実施例１に係る振れ補正量算出のための動作を示すフローチャートである。 本発明の実施例２に係る防振制御部内の構成を示すブロック図である。 本発明の実施例２に係るシフトレンズ目標値を示す波形図である。 本発明の実施例２に係る振れ補正量算出のための動作を示すフローチャートである。 一般的な再帰型１次デジタルフィルタを示す構成図である

符号の説明

１０３ シフトレンズ
１０４ シフトレンズ駆動制御部
１０９ 撮像部
１１４ 振れ検出部
１１７ 操作部
２０１ Ａ／Ｄ変換部
２０２，２０７ デジタルハイパスフィルタ
２０３，２０８ デジタルローパスフィルタ
２０４ 振れ補正量算出部
２０５ デジタルフィルタ中間値変更部
２０６ 不連続点接続部
２０９ａ，２０９ｂ 防振制御部
３０１ａ，３０１ｂ ＰＩＤ部
３０２ａ，３０２ｂ ドライブ部
３０３ａ，３０３ｂ 位置検出部

Claims (10)

1. 振れを検出する振れ検出手段と、
   前記振れ検出手段からの振れ信号に対して所定周波数帯域を通過させる、遅延素子を有するデジタルフィルタと、
   前記デジタルフィルタからの出力に基づいて振れ補正量を算出する算出手段と、
   前記振れ補正量を用いて補正手段を駆動し、像振れを補正させる制御手段とを有する像ブレ補正装置において、
   露光直前に前記デジタルフィルタの前記遅延素子が保持する中間値を所定値に変更する中間値変更手段と、
   前記中間値を前記所定値に変更したタイミングにおいて、前記変更前のデジタルフィルタからの出力と前記変更後に生じた前記デジタルフィルタからの出力の差分を算出し、当該差分を前記変更後に生じた前記デジタルフィルタからの出力に加算する不連続点接続手段とを有することを特徴とする像ブレ補正装置。
2. 前記デジタルフィルタはフィードフォワード部とフィードバック部から構成される再帰型であり、フィードバック部の算出結果を中間値とすることを特徴とする請求項１に記載の像ブレ補正装置。
3. 露光中は、前記変更後に生じた前記デジタルフィルタからの出力に当該差分の加算が継続して行われることを特徴とする請求項１または２に記載の像ブレ補正装置。
4. 前記所定値は零であることを特徴とする請求項１ないし３の何れか１項に記載の像ブレ補正装置。
5. 請求項１ないし３の何れか１項に記載の像ブレ補正装置を備えることを特徴とする光学機器。
6. 請求項１ないし３の何れか１項に記載の像ブレ補正装置を備えることを特徴とする撮像装置。
7. 振れ検出手段で検出された振れ信号に基づいて補正手段を駆動し、像振れを補正する像ブレ補正装置の制御方法であって、
   遅延ステップを有し、前記振れ検出手段からの振れ信号に対して所定周波数帯域を通過させるフィルタ工程と、
   フィルタ工程からの出力に基づいて振れ補正量を算出する算出ステップと、
   前記振れ補正量を用いて補正手段を駆動し、像振れを補正させる制御ステップと、
   露光直前に前記フィルタ工程の前記遅延ステップにて保持される中間値を所定値に変更する中間値変更ステップと、
   前記中間値を前記所定値に変更したタイミングにおいて、前記中間値の変更前のフィルタ工程からの出力と前記中間値の変更後に生じた前記フィルタ工程からの出力の差分を算出し、当該差分を前記変更後に生じた前記フィルタ工程からの出力に加算する不連続点接続ステップとを有することを特徴とする像ブレ補正装置の制御方法。
8. 前記フィルタ工程はフィードフォワード部とフィードバック部から構成される再帰型のフィルタ工程であり、フィードバック部での算出結果を中間値とすることを特徴とする請求項７に記載の像ブレ補正装置の制御方法。
9. 露光中は、前記変更後に生じた前記フィルタ工程からの出力に当該差分の加算が継続して行われることを特徴とする請求項７または８に記載の像ブレ補正装置の制御方法。
10. 前記所定値は零であることを特徴とする請求項７ないし９の何れか１項に記載の像ブレ補正装置の制御方法。

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